[摘 要]隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力行業(yè)規(guī)模不斷壯大，對電力工程設計的要求也日益提高。傳統(tǒng)的設計方法已經(jīng)難以滿足日益復雜的電力工程需求，因此迫切需要引入更先進的數(shù)字化技術(shù)來提升設計效率和質(zhì)量。文章闡述了數(shù)字化技術(shù)體系的特點，分析了數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中的具體應用，并提出了電力工程設計中數(shù)字化技術(shù)的應用優(yōu)化策略，以供參考。

[關鍵詞]數(shù)字化技術(shù)；電力工程；設計；三維模型技術(shù)

[中圖分類號]TM7 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）06–0117–03

The Application of Digital Technology in Power Engineering Design

LI Zhongzhou

[Abstract]With the continuous development of the social economy， the scale of the power industry continues to grow， and the requirements for power engineering design are also increasing. Traditional design methods are no longer sufficient to meet the increasingly complex demands of power engineering， therefore there is an urgent need to introduce more advanced digital technologies to improve design efficiency and quality. The article elaborates on the characteristics of digital technology system， analyzes the specific application of digital technology in power engineering design， and proposes optimization strategies for the application of digital technology in power engineering design for reference.

[Keywords]digital technology； blectric power engineering； design； 3D modeling technology

1 數(shù)字化技術(shù)概述

當下，三維可視化技術(shù)、計算機圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等為各行業(yè)提供了有力的技術(shù)支撐。電力系統(tǒng)數(shù)字化工程建設中，三維數(shù)字化技術(shù)主要依靠信息圖形影像技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)為依托，并通過各項工作流程中相關的操作人員和設計人員相互配合，進而實現(xiàn)電力工程設計工作的精細化和精準化設計目標。在電力工程設計中，數(shù)字化技術(shù)體系利用計算機軟件對電力系統(tǒng)進行建模和仿真，包括電力設備、輸電線路、變電站等各個組成部分。

通過數(shù)字化仿真，可以評估系統(tǒng)的性能、預測潛在問題，并進行方案優(yōu)化和改進。同時，借助云計算平臺和信息化系統(tǒng)，可實現(xiàn)電力工程設計過程的信息共享、協(xié)同辦公和數(shù)據(jù)管理，提高團隊協(xié)作效率和工作效能?？傊ㄟ^構(gòu)建一個完整的數(shù)字化技術(shù)體系，為電力工程設計提供全方位的支持和保障，實現(xiàn)設計過程的智能化、高效化和可持續(xù)發(fā)展。

2 數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中的具體應用

2.1 輸電線路路徑規(guī)劃

輸電線路的三維數(shù)字化設計是利用衛(wèi)星、GPS等設備，借助全數(shù)字化攝像手段，生成線路走廊的數(shù)字模型及具有立體效果的三維景觀圖。通過利用計算機圖形技術(shù)、三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等多項關鍵技術(shù)，使得設計人員能夠更加清晰、直觀地掌握地形地貌，有效降低了工程難度，還減小了相關人員的工作量。近幾年，隨著人工智能、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的快速發(fā)展，針對輸電線路數(shù)字化設計中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行深度挖掘是一個重要研究內(nèi)容。該平臺有6層結(jié)構(gòu)，分別為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡層、IaaS層、PaaS層、SaaS層和用戶層?；谠破脚_和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸電線路最優(yōu)路徑規(guī)劃方法具體如下。

（1）利用三維GIS技術(shù)對復雜路面進行數(shù)字化建模。

（2）將模型等效為以架設成本為權(quán)重的加權(quán)柵格矩陣。

（3）基于成本最低原則，采用Q–learning 方法進行路徑優(yōu)化。利用三維 GIS 技術(shù)技術(shù)，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)高維度數(shù)據(jù)的生成，提升了模型信息的準確性；另一方面，還能利用Q–learning 技術(shù)對數(shù)據(jù)進行深度挖掘，實現(xiàn)了自動化的線路最優(yōu)路徑規(guī)劃。

2.2 實體模型設計

以往，在傳統(tǒng)的實體模型設計過程中，設計人員需要對各類數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)統(tǒng)計，工作量大、任務重、費時費力。近幾年，隨著電力設備設計的日益復雜化，需要收集的數(shù)據(jù)信息也越來越多，計算難度也逐漸增大，一旦在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，會影響整體模型的準確性。通過將數(shù)字化技術(shù)應用于實體模型設計中，利用計算機輔助設計軟件快速創(chuàng)建電力工程的三維模型，設計人員可以根據(jù)工程需求精確繪制電力設備、輸電線路、變電站等各個組成部分，并在三維環(huán)境中進行實時預覽和調(diào)整，不僅更加精確和直觀，而且能夠大幅縮短設計周期。另外，通過虛擬仿真軟件，設計人員可以對電力工程進行動態(tài)模擬，模擬不同工況下的運行情況，評估設備的性能和穩(wěn)定性，極大地提高了設計效率和質(zhì)量。

2.3 軟碰撞、硬碰撞檢測

在電力工程設計中，軟碰撞、硬碰撞檢測是一項重要內(nèi)容，這些沖突會導致工程建設中出現(xiàn)錯誤，甚至造成嚴重的安全隱患。通過軟、影碰撞檢測，設計人員可以及早發(fā)現(xiàn)這些問題，并在設計階段進行調(diào)整，從而避免在實際施工中出現(xiàn)意外。而利用數(shù)字化技術(shù)進行軟、硬碰撞檢測，可及早發(fā)現(xiàn)潛在的構(gòu)件之間的沖突或碰撞。例如，利用激光掃描和三維建模等數(shù)字化技術(shù)，設計人員可以在施工前模擬出各種情況，并識別出潛在的碰撞點，提高施工安全性，還避免了因為碰撞而導致的延誤和額外成本，為電力工程的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。

2.4 帶電距離校驗

在輸變電站設計過程中，安全距離是所有設計人員需要嚴格要求的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)二維設計模式下，安全凈距的校驗需要經(jīng)過空間幾何的計算來實現(xiàn)，由于設備間最小距離發(fā)生位置無法準確判斷、軟導線帶有弧垂對于最小距離發(fā)生位置無法準確判斷，通常需要通過增加裕度來保證帶電距離的滿足。通過應用數(shù)字化技術(shù)，設計人員可以通過完整的三維建模來進行實測、觀察、模擬和計算，能夠精準測量兩實體之間的最小距離，通過比較最小距離與對應工況下規(guī)范要求的最小距離，將安全距離控制在理想范圍內(nèi)，以判定設計是否滿足規(guī)程規(guī)范要求。三維凈距校驗如圖1所示。

2.5 生成設備安裝圖

傳統(tǒng)的設備安裝圖設計通常需要耗費大量的時間和人力資源，而且易受到人為因素的影響，存在一定的誤差風險。通過借助數(shù)字化技術(shù)，提升了工作效率，保證了工作質(zhì)量。通過自動化工具和軟件快速生成設備安裝圖，再利用數(shù)字化工具可以根據(jù)輸入的參數(shù)和規(guī)范要求，自動創(chuàng)建符合標準的設備布局圖，并確保各項參數(shù)的準確性和一致性，這樣不僅節(jié)省了大量的設計時間，還減少了人為錯誤的可能性。同時，還可以實現(xiàn)設備安裝圖的實時更新和修改，一旦設計參數(shù)或要求發(fā)生變化，技術(shù)人員可以直接在數(shù)字化平臺上進行修改，系統(tǒng)會自動更新圖紙并進行校驗，確保設計的及時性和準確性，大幅提高了設計的靈活性和響應速度。另外，數(shù)字化技術(shù)還可以實現(xiàn)設備安裝圖的遠程共享，不同團隊之間可以通過網(wǎng)絡平臺實時共享和交流設計圖紙，提高了團隊之間的協(xié)作效率和溝通質(zhì)量。

3 數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中的應用優(yōu)化策略

3.1 重視模型標準化整合工作

數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中具有一定優(yōu)勢，但受不同地區(qū)技術(shù)水平的限制，三維立體模型并沒有在全國范圍內(nèi)的電力工程設計中普及。隨著電力工程日益復雜化，設計任務量、計算量都在不斷加大，僅憑借二維模型，難以滿足工程要求，因此，在今后的技術(shù)發(fā)展過程中，應重視模型的標準化工作，主要包括對各種數(shù)據(jù)和模型進行整合和標準化處理，以確保設計過程的高效性和一致性。通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和模型標準，可以實現(xiàn)不同部門、不同項目之間的協(xié)作和信息共享，同時為數(shù)字化技術(shù)的應用打下良好基礎，推動電力工程設計向更高效、更智能的方向發(fā)展。

3.2 重視對數(shù)字化移交標準的研究

數(shù)字化移交標準是指將電力工程設計中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)、文檔及信息以數(shù)字化形式進行整理、歸檔和交付的一系列規(guī)范和要求。一方面，對數(shù)字化移交標準的研究能夠幫助規(guī)范電力工程設計中數(shù)據(jù)的格式、存儲方式和交付要求，從而提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。另一方面，通過制訂統(tǒng)一的標準，可以有效降低因數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一而導致的信息交流障礙和誤解風險，進而提升設計效率和準確性。另外，通過明確的標準和規(guī)范，可以更好地支持各種數(shù)字化工具和技術(shù)在電力工程設計中的集成和應用，包括信息建模、虛擬仿真、數(shù)據(jù)分析等方面，有利于提升設計過程的自動化程度和智能化水平，進而提高設計效率和質(zhì)量。

3.3 強化數(shù)字化管控平臺集成開發(fā)與應用

數(shù)字化管控平臺的集成開發(fā)要求整合各類軟硬件系統(tǒng)，如CAD軟件、仿真軟件、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，以實現(xiàn)信息共享。通過將設計、仿真、數(shù)據(jù)管理等環(huán)節(jié)納入統(tǒng)一平臺，可以實現(xiàn)設計過程的無縫連接，減少信息孤島的產(chǎn)生，提高設計效率。通過建立規(guī)范的數(shù)據(jù)采集、存儲和處理流程，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。同時，利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將設計過程中的關鍵信息以直觀方式展現(xiàn)出來，幫助技術(shù)人員及時了解項目進展情況和潛在風險，及時調(diào)整設計方案。此外，數(shù)字化管控平臺還應結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)智能化決策支持。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，預測潛在問題并提出優(yōu)化建議，幫助技術(shù)人員迅速解決問題，提高工程設計質(zhì)量，保證工程安全性。

3.4 強化數(shù)字化管控技術(shù)方法創(chuàng)新與應用

通過不斷創(chuàng)新和應用數(shù)字化管控技術(shù)，可以實現(xiàn)更精確、更高效的電力工程設計與管理。例如，基于人工智能和大數(shù)據(jù)分析的預測性維護系統(tǒng)，可以通過對電力設備的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，提前發(fā)現(xiàn)設備可能出現(xiàn)的問題，并采取預防性措施，從而減少因設備故障而造成的停工損失。同時，數(shù)字化管控技術(shù)的應用需要與實際的電力工程設計相結(jié)合，實現(xiàn)全流程的數(shù)字化管理。這包括從設計、施工到運營的全過程數(shù)字化管理，通過建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間的無縫連接和信息共享，提高整個電力工程生命周期的管理效率和質(zhì)量。此外，數(shù)字化管控技術(shù)的應用還需要注重人才培養(yǎng)，積極引進數(shù)字化專業(yè)人才，加強對理論知識及實踐技能的培養(yǎng)，提升人員的綜合水平，才能更好地發(fā)揮數(shù)字化管控技術(shù)的優(yōu)勢，推動電力工程設計工作的創(chuàng)新發(fā)展。

4 結(jié)束語

數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中得到了廣泛應用，并體現(xiàn)出了重要的實際價值。通過引入先進的建模和仿真工具及數(shù)據(jù)分析技術(shù)，電力工程設計的效率、計算精度顯著提升。數(shù)字化技術(shù)使得設計過程更加高效，建模工具可以快速創(chuàng)建和修改設計方案，減少了傳統(tǒng)手工設計所需的時間和人力成本。數(shù)字化技術(shù)還改善了設計的精度和可靠性，利用仿真工具可以模擬不同工況下的電力系統(tǒng)運行情況，評估設計方案的可靠性，從而優(yōu)化設計參數(shù)，降低了設計的風險。未來，需要對數(shù)字化技術(shù)進行不斷的創(chuàng)新與優(yōu)化，為電力工程的發(fā)展開辟新的方向，讓數(shù)字化技術(shù)能夠更好地為電力行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 曹芳魁，吳子宜.數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中的應用[J].集成電路應用，2023，40（12）：208-209.

[2] 朱志勇，璩志鋒，方濤.數(shù)字化技術(shù)在電力工程設計中的運用[J].光源與照明，2021（6）：131-132.

[3] 謝景海，姜宇，盧詩華，等.基于云平臺三維數(shù)字化輸電線路路徑規(guī)劃方法[J].電測與儀表，2021，58（6）：61-67.

[4] 李思浩，孫建龍，周洪偉，等.變電工程數(shù)字化三維設計的深入應用研究[J].電氣技術(shù)，2018，19（3）：103-108.